KR20130132708A - Threshold voltage and ir drop compensation of an amoled pixel circuit without vdd line - Google Patents
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Abstract
본 발명은, VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로에 관한 것으로서, 문턱전압 변화와 전원전압의 전압강하에 대해 효과적으로 보상하여 균일한 휘도를 구현할 수 있으며, 또한 종래의 VDD 라인을 제거하고 제1스캔 신호선(SCAN1) 라인을 전원전압 라인으로 사용하면서 발광영역을 증가시킬 수 있는 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로에 관한 것이다.The present invention relates to an organic light emitting diode pixel circuit that compensates for a threshold voltage and a voltage drop without a VDD power supply line and can effectively compensate for a threshold voltage change and a voltage drop of a power supply voltage to realize a uniform luminance, To an organic light emitting diode pixel circuit that compensates for a threshold voltage and a voltage drop without a VDD power supply line that can remove a VDD line and increase a light emitting area while using a first scan signal line (SCAN1) line as a power supply voltage line.
Description
본 발명은, VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로에 관한 것으로서, 문턱전압 변화와 전원전압의 전압강하에 대해 효과적으로 보상하여 균일한 휘도를 구현할 수 있으며, 또한 종래의 VDD 라인을 제거하고 제1스캔 신호선(SCAN1) 라인을 전원전압 라인으로 사용하면서 발광영역을 증가시킬 수 있는 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로에 관한 것이다.The present invention relates to an organic light emitting diode pixel circuit that compensates for a threshold voltage and a voltage drop without a VDD power supply line and can effectively compensate for a threshold voltage change and a voltage drop of a power supply voltage to realize a uniform luminance, To an organic light emitting diode pixel circuit that compensates for a threshold voltage and a voltage drop without a VDD power supply line that can remove a VDD line and increase a light emitting area while using a first scan signal line (SCAN1) line as a power supply voltage line.
최근, 평판 표시 장치(Flat Panel Display: FPD)에 대한 관심이 증가하면서, 다양한 방식의 평판 표시 장치의 개발이 활발히 진행되고 있다. 대표적인 평판 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 유기 전계발광 표시장치(Organic Electroluminescence Display Device) 등이 있다.2. Description of the Related Art In recent years, as interest in a flat panel display (FPD) has increased, various types of flat panel display devices have been actively developed. Typical flat panel display devices include a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), and an organic electroluminescence display device.
상기 평판표시장치 중 유기 전계발광 표시장치는 자발광 소자로서 백라이트(backlight)를 구비하지 않아도 되므로 LCD에 비해 박형화, 경량화가 가능하며, 보다 저렴하고 쉽게 제작할 수 있고 응답속도가 수십 [ns]로 빠르며, 시야각이 넓고 명암비가 좋아 차세대 디스플레이로서 주목을 받고 있다.Among the flat panel display devices, the organic electroluminescent display device is a self-luminous device, which does not have a backlight, so that it is thinner and lighter than LCD, and can be manufactured more cheaply and easily, and the response speed is tens of [ns]. Its wide viewing angle and good contrast ratio attract attention as the next generation display.
상술한 유기 전계 발광 표시장치를 구동하는 방식에는 수동 매트릭스(passive matrix) 구동 방식과 능동 매트릭스(active matrix) 구동 방식이 있다. 이 중 능동 매트릭스 구동 방식은 캐패시터에 소정의 계조를 표시하기 위한 전압을 저장하고, 저장된 전압을 전체 프레임 시간 동안에 화소에 인가하는 구동 방식을 말한다.The above-described method of driving the organic light emitting display device includes a passive matrix driving method and an active matrix driving method. The active matrix driving method refers to a driving method in which a voltage for displaying a predetermined gradation is stored in a capacitor and a stored voltage is applied to the pixel during a whole frame time.
또한, 유기 전계발광 표시장치는 전압구동의 액정을 이용하는 LCD와 다르게 전류구동 소자인 유기 발광다이오드를 이용하여 구동전류의 양에 따라 휘도를 조절하여 발광한다. 따라서, 유기 전계발광 표시장치는 구동전류를 생성하기 위한 화소회로가 필요하다.In addition, unlike an LCD using voltage-driven liquid crystals, an organic electroluminescent display uses an organic light emitting diode, which is a current driving element, to emit light by adjusting luminance according to the amount of driving current. Therefore, the organic electroluminescent display needs a pixel circuit for generating a driving current.
이러한 유기전계발광표시장치에는 박막 트랜지스터 기술이 널리 사용이 되고 있으며 능동형 유기 발광다이오드(active matrix organic light emitting diode: AMOLED)의 경우에는 저온 공정의 다결정 실리콘 기술이 널리 사용이 되고 있다. 그 이유는 저온 다결정 실리콘(low-temperature polycrystalline silicon: LTPS) 박막트랜지스터는 아모포스 실리콘(amorphous silicon: a-Si) 박막트랜지스터 보다 이동도가 높아 더 많은 전류를 공급할 수 있고 장시간 안정성이 뛰어나기 때문이다. Thin film transistor technology is widely used for such an organic light emitting display device. In the case of an active matrix organic light emitting diode (AMOLED), polycrystalline silicon technology of a low temperature process is widely used. This is because low-temperature polycrystalline silicon (LTPS) thin-film transistors have higher mobility than amorphous silicon (a-Si) thin-film transistors and can provide more current and have long-term stability .
LTPS TFT는 a-Si TFT에 엑시머 레이저를 조사하여 결정화하는 ELA(excimer laser annealing) 기술이 많이 활용되고 있으며 ELA 결정화법에 의해 소자의 채널이 무작위의 다결정 형태를 이루기 때문에 소자마다 각기 다른 전기적 특성을 가진다. 때문에 화소회로에서 박막트랜지스터의 문턱전압(threshold voltage)을 변화시켜 각 화소에 동일한 데이터 전압을 인가하더라도 각기 다른 전류가 흐르게 된다. 결국, 구동 박막트랜지스터의 특성이 디스플레이 내에서 인접한 화소 간에 차이를 보이게 되면 위치 별로 OLED에 흐르는 전류량이 달라 서로 다른 휘도를 보이게 되는 것이다.In the LTPS TFT, excimer laser annealing (ELA) technology for crystallizing an a-Si TFT by irradiating an excimer laser is widely used. Since the channel of the device becomes a random polycrystal by the ELA crystallization method, I have. Therefore, even if the threshold voltage of the thin film transistor is changed in the pixel circuit and the same data voltage is applied to each pixel, a different current flows. As a result, if the characteristics of the driving thin film transistor are different between neighboring pixels in the display, the amount of current flowing in the OLED differs depending on the position, and different brightness is displayed.
한편, 화소 내 스캔 라인과 데이터 라인은 금속으로 이루어져 있으며, 전류구동 소자인 OLED는 금속라인의 저항 때문에 전압 강하(IR drop)를 피할 수 없다. VDD 라인에 전압강하가 생기게 되면 화소가 초기 VDD로부터 멀어질수록 구동 박막트랜지스터의 게이트-소스 전압(VGS) 값이 감소함으로서 휘도가 감소하게 된다. 최근의 디스플레이는 사이즈가 대면적으로 발전해감에 따라 스캔 신호선과 데이터 라인의 수는 증가하게 되고 전압강하에 의한 휘도 저하는 더욱 증가하게 된다.On the other hand, a scan line and a data line in a pixel are made of metal, and a current driving device OLED can not avoid a voltage drop (IR drop) due to a resistance of a metal line. When a voltage drop occurs on the VDD line, the gate-source voltage (VGS) of the driving thin film transistor decreases as the pixel moves away from the initial VDD, thereby reducing the luminance. In recent years, as the size of the display increases, the number of scan signal lines and data lines increases and the luminance drop due to the voltage drop further increases.
기본적인 AMOLED 화소 회로는 2개의 박막트랜지스터, 1개의 커패시터, 2개의 신호선 그리고 1개 전원전압(VDD)을 포함하고 있다.The basic AMOLED pixel circuit includes two thin film transistors, one capacitor, two signal lines and one power supply voltage (VDD).
따라서, 기본적인 AMOLED 화소회로에 박막트랜지스터, 커패시터, 신호선 등을 추가고 회로를 적절하게 디자인하여 구동 박막트랜지스터의 문턱전압 변화와 전원라인의 전합강하를 보상함과 동시에 신호선 및 박막트랜지스터, 커패시터의 수를 줄임으로써, OLED의 균일한 휘도 및 발광영역의 증대를 꾀하는 유기 발광 다이오드 화소 회로의 개발이 필요로 하게 되었다.Therefore, by adding a thin film transistor, a capacitor, a signal line, etc. to a basic AMOLED pixel circuit and appropriately designing the circuit, it is possible to compensate the threshold voltage change of the driving thin film transistor and the joining drop of the power supply line, and the number of signal lines, thin film transistors and capacitors It is necessary to develop an organic light emitting diode pixel circuit which can achieve uniform luminance of the OLED and increase in the light emitting area.
본 발명은, 문턱전압 변화와 전원전압의 전압강하에 대해 효과적으로 보상하여 균일한 휘도를 구현할 수 있는 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an organic light emitting diode pixel circuit which compensates for a threshold voltage and a voltage drop without VDD power supply line which can effectively compensate for a threshold voltage change and a voltage drop of a power supply voltage to realize uniform luminance.
또한, 본 발명은, 종래의 VDD 라인을 제거하고 제1스캔 신호선(SCAN1) 라인을 전원전압 라인으로 사용하면서 발광영역을 증가시킬 수 있는 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.Further, the present invention provides an organic light emitting diode (OLED) device that compensates for a threshold voltage and a voltage drop without a VDD power supply line that can increase a light emitting area while using a first scan signal line (SCAN1) And a pixel circuit.
본 발명은, 인가되는 구동전류에 따라 소정의 휘도로 발광하는 OLED 소자; 전원 전압의 전원선 및 주사 신호의 신호선 역할을 하는 제1스캔 신호선; 다른 주사 신호의 신호선 역할을 하는 제2스캔 신호선; 상기 OLED의 발광을 위한 데이터 전압을 제공하는 데이터선; 상기 OLED의 발광을 위한 발광제어 신호를 제공하는 발광제어 신호선; 상기 제1스캔 신호선과 상기 OLED 소자 사이에 구비되고, 게이트 전극에 인가되는 전압에 따라 상기 구동전류를 출력하는 구동 트랜지스터; 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 OLED 소자 사이에 연결되고, 게이트 전극에 인가되는 발광제어 신호에 응답하여 상기 구동전류를 OLED 소자에 전달하거나 차단하는 발광제어 트랜지스터; 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극 사이에 연결되고, 게이트 전극에 인가되는 상기 제2스캔 신호선의 주사신호에 응답하여 동작되는 제 3 스위칭 트랜지스터; 일전극이 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 연결되고, 문턱전압과 전압강하 보상 전압을 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전압에 유지시켜주는 커패시터; 상기 커패시터의 타전극과 상기 데이터선 사이에 연결되고, 게이트 전극에 인가되는 상기 제1스캔 신호선의 주사신호에 응답하여 데이터 전압을 상기 커패시터의 타전극으로 인가하는 제 1 스위칭 트랜지스터; 상기 커패시터의 타전극과 상기 데이터선 사이에 연결되고, 게이트 전극에 인가되는 상기 제2스캔 신호선의 주사신호에 응답하여 데이터 전압을 상기 커패시터의 타전극으로 인가하는 제 2 스위칭 트랜지스터;를 포함하여 구성된다.According to the present invention, there is provided an organic light emitting display comprising: an OLED element emitting light at a predetermined luminance according to an applied driving current; A first scan signal line serving as a power line of a power supply voltage and a signal line of a scan signal; A second scan signal line serving as a signal line of another scan signal; A data line for providing a data voltage for light emission of the OLED; A light emission control signal line for providing a light emission control signal for light emission of the OLED; A driving transistor provided between the first scan signal line and the OLED element and outputting the driving current according to a voltage applied to the gate electrode; A light emitting control transistor connected between a drain electrode of the driving transistor and the OLED element and transmitting or blocking the driving current to the OLED element in response to a light emission control signal applied to the gate electrode; A third switching transistor connected between a gate electrode and a drain electrode of the driving transistor and operated in response to a scanning signal of the second scanning signal line applied to the gate electrode; A capacitor connected to the gate electrode of the driving transistor and configured to maintain a threshold voltage and a voltage drop compensation voltage at the gate voltage of the driving transistor; A first switching transistor connected between the other electrode of the capacitor and the data line and applying a data voltage to the other electrode of the capacitor in response to a scan signal of the first scan signal line applied to the gate electrode; And a second switching transistor connected between the other electrode of the capacitor and the data line and applying a data voltage to the other electrode of the capacitor in response to a scan signal of the second scan signal line applied to the gate electrode, do.
또한, 본 발명은, 상기 제1스캔 신호선에 인가된 주사신호가 HIGH 이고, 상기 제2스캔 신호선에 인가된 주사신호가 LOW 이고, 상기 발광제어 신호가 HIGH 이고, 상기 데이터선의 데이터전압이 HIGH 이면, 상기 OLED의 구동을 위한 전류를 차단하고 상기 커패시터의 일전극에 상기 구동 박막트랜지스터의 문턱전압과 전압강하를 보상하기 위한 전압을 저장하고 상기 커패시터의 타전극에 상기 데이터 전압을 저장한다.The present invention also provides that when the scan signal applied to the first scan signal line is HIGH, the scan signal applied to the second scan signal line is LOW, the emission control signal is HIGH, and the data voltage of the data line is HIGH. The electronic device cuts a current for driving the OLED, stores a voltage for compensating a threshold voltage and a voltage drop of the driving thin film transistor at one electrode of the capacitor, and stores the data voltage at the other electrode of the capacitor.
또한, 본 발명의 상기 제1스캔 신호선의 주사신호는 상기 구동 트랜지스터를 턴-온하고, 상기 제2스캔 신호선의 주사신호는 상기 제 2 및 제 3 스위칭 트랜지스터를 턴-온하고, 상기 발광제어 신호는 상기 발광제어 트랜지스터를 턴-오프한다.In addition, the scan signal of the first scan signal line of the present invention turns on the driving transistor, the scan signal of the second scan signal line turns on the second and third switching transistors, and the emission control signal. Turns off the light emission control transistor.
또한, 본 발명의 상기 제 2 스위칭 트랜지스터는 상기 데이터전압을 상기 커패시터의 타전극에 충전한다.In addition, the second switching transistor of the present invention charges the data voltage to the other electrode of the capacitor.
또한, 본 발명은, 상기 제1스캔 신호선의 주사신호에서 상기 구동 트랜지스터의 문턱전압을 차감한 전압이 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전압으로 충전된다.In the present invention, a voltage obtained by subtracting the threshold voltage of the driving transistor from the scan signal of the first scan signal line is charged to the gate voltage of the driving transistor.
또한, 본 발명은, 상기 제1스캔 신호선의 주사신호가 LOW 이고, 상기 제2스캔 신호선의 주사신호가 HIGH 이고, 상기 발광제어 신호가 HIGH이고, 상기 데이터선의 데이터전압이 LOW 이면, 상기 제1스캔 신호선의 주사신호는 상기 제 1 스위칭 트랜지스터를 턴-온하고, 상기 커패시터는 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전압과 상기 제 1 스위칭 트랜지스터의 소스전압을 커플링하며, 상기 제 1 스위칭 트랜지스터는 상기 제 2 스위칭 트랜지스터의 드레인 전압을 방전한다.According to another aspect of the present invention, when the scan signal of the first scan signal line is LOW, the scan signal of the second scan signal line is HIGH, the emission control signal is HIGH, and the data voltage of the data line is LOW, Wherein the scan signal of the scan signal line turns on the first switching transistor and the capacitor couples the gate voltage of the driving transistor to the source voltage of the first switching transistor, Thereby discharging the drain voltage of the transistor.
또한, 본 발명은, 상기 제1스캔 신호선의 주사신호가 HIGH 이고, 상기 제2스캔 신호선의 주사신호가 HIGH 이고, 상기 발광제어 신호가 LOW 이고, 상기 데이터 신호선의 데이터 전압이 LOW이면, 상기 제1스캔 신호선의 주사신호는 상기 구동 트랜지스터를 턴-온하고, 상기 제1스캔 신호선의 주사신호는 상기 구동 트랜지스터의 소스전압으로 사용된다.When the scan signal of the first scan signal line is HIGH, the scan signal of the second scan signal line is HIGH, the emission control signal is LOW, and the data voltage of the data signal line is LOW, A scan signal of one scan signal line turns on the drive transistor and a scan signal of the first scan signal line is used as a source voltage of the drive transistor.
또한, 본 발명의 상기 제 1 스위칭 트랜지스터, 상기 제 2 스위칭 트랜지스터, 상기 제 3 스위칭 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터 또는 상기 발광제어 트랜지스터는 P-타입 트랜지스터로 구성된다.In addition, the first switching transistor, the second switching transistor, the third switching transistor, the driving transistor, or the emission control transistor of the present invention may be a P-type transistor.
본 발명은, 문턱전압 변화와 전원전압의 전압강하에 대해 효과적으로 보상하여 균일한 휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of realizing a uniform luminance by effectively compensating for the threshold voltage change and the voltage drop of the power supply voltage.
또한, 본 발명은, 종래의 VDD 라인을 제거하고 제1스캔 신호선(SCAN1) 라인을 전원전압 라인으로 사용하면서 발광영역을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that the conventional VDD line is removed and the first scan signal line (SCAN1) line is used as a power supply voltage line to increase the light emitting area.
도 1 은 종래의 화소회로.
도 2 는 종래의 전원전압(VDD) 배선에서 전압강하가 발생하는 과정을 도시한 예시도.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로의 회로도.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로의 타이밍도.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로의 구동 박막트랜지스터의 문턱전압 변화에 따른 게이트 전압에 대한 시뮬레이션 결과.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로의 데이터전압 변화와 구동 트랜지스터의 문턱전압 변화에 따른 OLED 전류에 대한 시뮬레이션 괄과.
도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로의 전원전압의 전압강하에 따른 OLED 전류에 대한 시뮬레이션 결과.1 shows a conventional pixel circuit.
BACKGROUND OF THE
3 is a circuit diagram of an organic light emitting diode pixel circuit that compensates for a threshold voltage and a voltage drop without a VDD power supply line according to an embodiment of the present invention.
4 is a timing diagram of an organic light emitting diode pixel circuit that compensates for threshold voltage and voltage drop without a VDD power supply line according to an embodiment of the present invention.
5 is a simulation result of a gate voltage according to a threshold voltage change of a driving thin film transistor of an organic light emitting diode pixel circuit which compensates a threshold voltage and a voltage drop without a VDD power supply line according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a simulation diagram of OLED current according to a data voltage change and a threshold voltage change of a driving transistor of an organic light emitting diode pixel circuit compensating a threshold voltage and a voltage drop without a VDD power line according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is a simulation result of an OLED current according to a voltage drop of an organic light emitting diode pixel circuit which compensates for a threshold voltage and a voltage drop without a VDD power supply line according to an embodiment of the present invention.
이하에서, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3를 참조하면, 상기 화소회로는 유기발광다이오드와 유기발광다이오드에 전류를 공급하는 구동 박막트랜지스터(T4)와 상기 구동 박막트랜지스터에 인가되는 데이터 전압 및 스캔 전압을 제어하는 제 1 내지 제 3 스위칭 박막트랜지스터(T1, T2, T3)와 유기발광다이오드가 발광해야하는 구간에만 유기발광다이오드에 전류를 흐를 수 있게 제어하는 발광제어 박막트랜지스터(T5) 그리고 구동 박막트랜지스터의 게이트에 인가된 전압을 일정기간 유지하는 커패시터(C1)를 구비한다. 여기서 박막트랜지스터는 모두 p-tyep MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)이다. 또한 데이터 전압을 제공하는 데이터선(DATA)과 주사신호를 제공하는 제1 및 제2스캔 신호선(SCAN1, SCAN2)과, 발광제어 신호를 제공하는 발광제어선(EM)를 포함하며, VDD 전원전압은 별도의 외부 전원에 의해 공급되지 않고 제1스캔 신호선(SCAN1)을 통해 공급 받도록 구성된다.Referring to FIG. 3, the pixel circuit includes a driving thin film transistor T4 for supplying an electric current to the organic light emitting diode and the organic light emitting diode, first to third switching elements for controlling a data voltage and a scan voltage applied to the driving thin film transistor A thin film transistor (T5) for controlling the current to flow through the organic light emitting diode only during a period in which the thin film transistors (T1, T2, T3) and the organic light emitting diode emit light, and a voltage applied to the gate of the driving thin film transistor And a capacitor C1. Here, all of the thin film transistors are p-type MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). And a first and second scan signal lines SCAN1 and SCAN2 for providing a scan signal and a light emission control line EM for providing a light emission control signal, Is supplied through the first scan signal line (SCAN1) without being supplied by a separate external power source.
구동 박막트랜지스터(T4)는 전원전압 VDD을 대체하는 역할을 하는 제1스캔 신호선(SCAN1)과 OLED 사이에 연결되며, 게이트 전극에 인가되는 전압에 따라 상기 OLED에 흐르는 구동전류를 제어한다. 구체적으로 구동 박막트랜지스터(T4)의 소스전극이 제1스캔 신호선(SCAN1)에 연결되고, 드레인 전극이 발광제어 박막트랜지스터(T5)를 통하여 OLED의 애노드 전극에 접속된다. 또한, 상기 구동 박막트랜지스터(T4)의 게이트 전극에는 제 3 스위칭 박막트랜지스터(T3)의 드레인 전극과 커패시터(C1)의 일전극 B가 연결되고, 커패시터(C1)의 타전극 A는 제 1 스위칭 박막트랜지스터(T1)과 제 2 스위칭 박막트랜지스터(T2)의 드레인 전극과 연결된다.
The driving thin film transistor T4 is connected between the first scan signal line SCAN1 serving as a substitute for the power source voltage VDD and the OLED and controls the driving current flowing in the OLED according to the voltage applied to the gate electrode. Specifically, the source electrode of the driving thin film transistor T4 is connected to the first scan signal line SCAN1, and the drain electrode is connected to the anode electrode of the OLED through the emission control thin film transistor T5. The drain electrode of the third switching thin film transistor T3 and one electrode B of the capacitor C1 are connected to the gate electrode of the driving thin film transistor T4 and the other electrode A of the capacitor C1 is connected to the first switching thin film transistor T3. And is connected to the drain electrode of the transistor T1 and the second switching thin film transistor T2.
제 1 스위칭 박막트랜지스터(T1)은 커패시터(C1)의 일전극 A와 데이터선 DATA 전극 사이에 연결된다. 제 1 스위칭 박막트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 제1스캔 신호선(SCAN1)에 연결되고 제1스캔 신호선(SCAN1)로부터의 주사신호에 턴-온되어 데이터선 DATA로부터 데이터 전압 VDATA를 커패시터(C1)의 타전극 A에 인가한다.
The first switching thin film transistor T1 is connected between one electrode A of the capacitor C1 and the data line DATA electrode. The gate electrode of the first switching TFT T1 is connected to the first scan signal line SCAN1 and is turned on by the scan signal from the first scan signal line SCAN1 to turn on the data voltage VDATA from the data line DATA to the capacitor C1. To the other electrode (A).
제 2 스위칭 박막트랜지스터(T2)는 커패시터(C1)의 일전극 A와 데이터선 DATA 전극 사이에 연결된다. 제 2 스위칭 박막트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 제2스캔 신호선(SCAN2)에 연결되고 제2스캔 신호선(SCAN2)로부터의 주사신호에 턴-온되어 데이터선 DATA로부터 데이터 전압 VDATA를 커패시터(C1)의 타전극 A에 인가한다.
The second switching thin film transistor T2 is connected between one electrode A of the capacitor C1 and the data line DATA electrode. The gate electrode of the second switching TFT T2 is connected to the second scan signal line SCAN2 and is turned on by the scan signal from the second scan signal line SCAN2 to turn on the data voltage VDATA from the data line DATA to the capacitor C1. To the other electrode (A).
제 3 스위칭 박막트랜지스터(T3)는 구동 박막트랜지스터(T4)의 게이트 전극과 드레인 전극사이에 연결된다. 제 3 스위칭 박막트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 상기 제 3 스위칭 박막트랜지스터 T2의 게이트 전극과 같이 제2스캔 신호선(SCAN2)에 연결되고 제2스캔 신호선(SCAN2)로부터의 주사신호에 턴온된다.
The third switching thin film transistor T3 is connected between the gate electrode and the drain electrode of the driving thin film transistor T4. The gate electrode of the third switching thin film transistor T3 is connected to the second scan signal line SCAN2 like the gate electrode of the third switching thin film transistor T2 and is turned on to the scan signal from the second scan signal line SCAN2.
발광제어 박막트랜지스터(T5)는 구동 박막트랜지스터(T4)의 드레인 전극과 OLED 사이에 연결된다. 상기 발광제어 박막트랜지스터(T5)의 게이트 전극은 발광제어선(EM)에 연결되고, 발광제어선(EM)으로부터의 발광제어 신호에 의해 구동 박막트랜지스터(T4)에서 생성되는 구동전류를 OLED로 전달하거나 차단한다.
The light emission control thin film transistor T5 is connected between the drain electrode of the driving thin film transistor T4 and the OLED. The gate electrode of the emission control TFT T5 is connected to the emission control line EM and the driving current generated in the driving thin film transistor T4 is transmitted to the OLED by the emission control signal from the emission control line EM Or shut down.
OLED의 캐소드 전극은 기준전압 VSS에 연결된다. 기준전압 VSS는 접지 전압이다.
The cathode electrode of the OLED is connected to the reference voltage VSS. The reference voltage VSS is the ground voltage.
상기 구성을 갖는 화소회로의 동작타이밍 구간별(보상구간, 데이터 입력구간, 방출구간) 동작은 다음과 같다.The operation of the pixel circuit having the above-described configuration for each operation timing interval (compensation period, data input period, and emission period) is as follows.
도 4는 도3에 도시된 본 발명의 화소회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍별 동작상태이다.4 is an operation state of each timing for explaining the operation of the pixel circuit of the present invention shown in Fig.
도 4를 참조하면, 첫 번째 보상구간의 목적은 커패시터(C1)의 타전극 A점에 새로운 데이터 전압을 인가해주고 커패시터(C1)의 일전극 B점에 구동 박막트랜지스터의 문턱전압과 전압강하를 보상하는 전압을 저장하는 것이다. 제2스캔 신호선(SCAN2)은 제 2 및 제 3 스위칭 박막트랜지스터 T2, T3를 턴-온 시켜주기 위해 저 전압이 된다. A점의 전압은 제 2 스위칭 박막트랜지스터(T2)를 통해서 커패시터(C1)에 의해서 VDATA_H 로 저장된다. VDATA_H는 요구되는 OLED 전류에 따라 변한다. 반면에 제1스캔 신호선(SCAN1)은 구동 박막트랜지스터(T4)를 턴-온 시켜주기 위해 고전압이 된다. B점의 전압은 구동 박막트랜지스터(T4)와 제 3 스위칭 박막트랜지스터(T3)를 통해서 구동 박막트랜지스터(T4)가 턴-오프 될 때까지 커패시터(C1)에 의해서 VSCAN1`-|VTH_T4|로 저장된다. VSCAN1`은 프로그래밍 전압이며, VTH_T4는 구동 박막트랜지스터(T4)의 문턱전압이다. 발광제어 박막트랜지스터(T5)는 발광제어선 EM이 고전압 이므로 턴-오프를 유지한다. 발광제어 박막트랜지스터(T5)는 보상구간과 데이터 입력구간동안 불필요한 OLED 전류를 막아준다.Referring to FIG. 4, the purpose of the first compensation section is to apply a new data voltage to the other electrode A point of the capacitor C1 and compensate the threshold voltage and voltage drop of the driving thin film transistor to the one electrode B point of the capacitor C1. To store the voltage. The second scan signal line SCAN2 becomes a low voltage to turn on the second and third switching thin film transistors T2 and T3. The voltage at point A is stored as VDATA_H by the capacitor C1 through the second switching thin film transistor T2. VDATA_H varies depending on the required OLED current. On the other hand, the first scan signal line SCAN1 becomes a high voltage to turn on the driving thin film transistor T4. The voltage at the point B is stored as VSCAN1'- | VTH_T4 | by the capacitor C1 until the driving thin film transistor T4 is turned off through the driving thin film transistor T4 and the third switching thin film transistor T3. . VSCAN1` is a programming voltage, and VTH_T4 is a threshold voltage of the driving thin film transistor T4. The light emission control thin film transistor T5 maintains turn-off because the light emission control line EM is high voltage. The light emission control thin film transistor T5 prevents unnecessary OLED current during the compensation period and the data input period.
두 번째 데이터 입력구간에서 제1스캔 신호선 VSCAN1은 제 1 스위칭 박막트랜지스터(T1)을 턴-온 시켜주기위해 저전압이 된다. A점의 전압은 VDATA가 저전압으로 바뀌면서 제 1 스위칭 박막트랜지스터(T1)을 통해서 VDATA_H에서 VDATA_L로 방전된다. VDATA_L는 VDATA 가 0V임을 의미한다. 이때 다른 박막트랜지스터들은(T2, T3, T4, T5) 전부 턴-오프가 되고, B점의 전압은 C1의 커플링(coupling)에 의해서 VSCAN1`-|VTH_T4|에서 VSCAN1`-|VTH_T4|-VDATA로 된다. VDATA는 VDATA_H와 VDATA_L의 차이 값이다.In the second data input period, the first scan signal line VSCAN1 becomes a low voltage to turn on the first switching thin film transistor T1. The voltage at point A is discharged from VDATA_H to VDATA_L through the first switching thin film transistor T1 while VDATA is changed to a low voltage. VDATA_L means VDATA is 0V. At this time, the other thin film transistors T2, T3, T4 and T5 are all turned off and the voltage at the point B is changed from VSCAN1`- | VTH_T4 | to VSCAN1`- | VTH_T4 | -VDATA . VDATA is the difference value between VDATA_H and VDATA_L.
마지막으로, 방출구간에서 제1스캔 신호선(SCAN1)과 제2스캔 신호선(SCAN2)는 고전압이고 제 1 내지 제3 스위칭 박막트랜지스터 T1, T2그리고 T3는 턴-오프가 된다. 발광제어선 EM은 저전압이 되고 발광제어 박막트랜지스터 T5는 턴-온이 된다. 그러므로 구동 박막트랜지스터(T4)의 소스 전압은 VSCAN1이 되고 구동 박막트랜지스터(T4)의 게이트 전압은 VSCAN1`-|VTH_T4|-VDATA이 된다. 따라서, 구동 박막트랜지스터(T4)의 드레인 전류는 다음과 같이 된다. Finally, in the emission period, the first scan signal line SCAN1 and the second scan signal line SCAN2 are at a high voltage and the first through third switching thin film transistors T1, T2 and T3 are turned off. The emission control line EM becomes a low voltage and the emission control thin film transistor T5 turns on. Therefore, the source voltage of the driving thin film transistor T4 becomes VSCAN1 and the gate voltage of the driving thin film transistor T4 becomes VSCAN1`- | VTH_T4 | -VDATA. Therefore, the drain current of the driving thin film transistor T4 is as follows.
IOLED = 1/2*k*(VGS_T4 - |VTH_T4|)2 I OLED = 1/2 * k * ( VGS_T4 - | VTH_T4 |) 2
= 1/2*k*[VSCAN1 - (VSCAN1' - |VTH_T4| - VDATA) - |VTH_T4|]2 = 1/2 * k * [ V SCAN1 - (V SCAN1 '- | V TH_T4 | - V DATA) - | V TH_T4 |] 2
= 1/2*k*(VDATA)2 (Saturation region)= 1/2 * k * (V DATA ) 2 (Saturation region)
k는 μ·COX·W/L이며, μ는 전계이동도, COX는 게이트 절연막의 정전용량, W/L은 박막트랜지스터의 너비와 길이, VSCAN1`은 발광제어 박막트랜지스터(T5)가 없을 때 VSCAN1과 같다. k is μ · COX · W / L, μ is the electric field mobility, COX is the capacitance of the gate insulating film, W / L is the width and length of the thin film transistor, VSCAN1` is VSCAN1 Respectively.
그러므로 OLED 전류는 구동 박막트랜지스터(T4)의 문턱전압과 전원전압의 전압강하에 의해 무관해지며 오직 데이터 전압에 의해서만 영향을 받는다. Therefore, the OLED current is independent of the threshold voltage of the driving thin film transistor T4 and the voltage drop of the supply voltage, and is influenced only by the data voltage.
도 5는 본 발명의 제안된 화소회로에서 동작 타이밍 별 구동 박막트랜지스터(T4)의 문턱전압 변화(-2.4 ± 0.5 V)에 따른 커패시터(C1)에 저장되는 게이트 전압에 대한 시뮬레이션 결과이며, 도 6은 본 제안된 화소회로에서 데이터전압 변화(1 ~ 9 V)와 구동 박막트랜지스터(T4)의 문턱전압 변화(-2.4 ± 0.5 V)에 따른 OLED 전류에 대한 시뮬레이션 결과이다. 이 두 시뮬레이션 결과를 보면 구동 박막 트랜지스터 T4의 문턱전압 변화에 따른 휘도변화가 보상됨을 알 수 있다.5 is a simulation result of the gate voltage stored in the capacitor C1 according to the threshold voltage change (-2.4 ± 0.5 V) of the driving thin film transistor T4 for each operation timing in the proposed pixel circuit of the present invention, Shows the simulation results of the OLED current according to the data voltage change (1 to 9 V) and the threshold voltage change (-2.4 ± 0.5 V) of the driving thin film transistor (T4) in the proposed pixel circuit. From these two simulation results, it can be seen that the luminance change due to the threshold voltage change of the driving thin film transistor T4 is compensated.
도 7은 본 제안된 화소회로에서 전원전압의 전압강하(1 V)에 따른 OLED 전류에 대한 시뮬레이션 결과이다. 시뮬레이션 결과를 보면 기본적인 2T1C 화소회로와 기본적인 2T1C 회로에서 전원전압을 제거한 화소회로와 비교했을 때 전원전압의 전압강하에 따른 OLED 휘도 변화가 보상됨을 확인할 수 있다.7 is a simulation result of the OLED current according to the voltage drop (1 V) of the power supply voltage in the proposed pixel circuit. The simulation results show that the OLED luminance variation due to the voltage drop of the power supply voltage is compensated when compared with the pixel circuit in which the power supply voltage is removed in the basic 2T1C pixel circuit and the basic 2T1C circuit.
결과적으로 본 발명의 화소회로는 문턱전압 변화와 전원전압의 전압강하에 대해 효과적으로 보상하여 균일한 휘도를 구현할 수 있으며, 또한 종래의 VDD 라인을 제거하고 제1스캔 신호선(SCAN1) 라인을 전원전압 라인으로 사용하면서 발광영역을 증가시킬 수 있다.As a result, the pixel circuit of the present invention can effectively compensate for a threshold voltage change and a voltage drop of the power supply voltage to realize a uniform luminance. Further, the conventional VDD line is removed and the first scan signal line (SCAN1) The light emitting region can be increased.
제1스캔 신호선 : SCAN1 제2스캔 신호선 : SCAN2
데이터 신호선 : DATA 발광제어 신호선 : EM
제 1 스위칭 박막트랜지스터 : T1 제 2 스위칭 박막트랜지스터 : T2
제 3 스위칭 박막트랜지스터 : T3 구동 박막트랜지스터 : T4
발광제어 박막트랜지스터 : T5 커패시터 : C1First scan signal line: SCAN1 Second scan signal line: SCAN2
Data signal line: DATA emission control signal line: EM
First switching thin film transistor: T1 Second switching thin film transistor: T2
Third switching thin film transistor: T3 driving thin film transistor: T4
Emission Control Thin Film Transistor: T5 Capacitor: C1
Claims (8)
전원 전압의 전원선 및 주사 신호의 신호선 역할을 하는 제1스캔 신호선;
다른 주사 신호의 신호선 역할을 하는 제2스캔 신호선;
상기 OLED의 발광을 위한 데이터 전압을 제공하는 데이터선;
상기 OLED의 발광을 위한 발광제어 신호를 제공하는 발광제어 신호선;
상기 제1스캔 신호선과 상기 OLED 소자 사이에 구비되고, 게이트 전극에 인가되는 전압에 따라 상기 구동전류를 출력하는 구동 박막트랜지스터;
상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 상기 OLED 소자 사이에 연결되고, 게이트 전극에 인가되는 상기 발광제어 신호에 응답하여 상기 구동전류를 OLED 소자에 전달하거나 차단하는 발광제어 박막트랜지스터;
상기 구동 박막트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극 사이에 연결되고, 게이트 전극에 인가되는 상기 제2스캔 신호선의 주사신호에 응답하여 동작되는 제 3 스위칭 박막트랜지스터;
일전극이 상기 구동 박막트랜지스터의 게이트 전극에 연결되고, 문턱전압과 전압강하 보상 전압을 상기 구동 박막트랜지스터의 게이트 전압에 유지시켜주는 커패시터;
상기 커패시터의 타전극과 상기 데이터선 사이에 연결되고, 게이트 전극에 인가되는 상기 제1스캔 신호선의 주사신호에 응답하여 데이터 전압을 상기 커패시터의 타전극으로 인가하는 제 1 스위칭 박막트랜지스터;
상기 커패시터의 타전극과 상기 데이터선 사이에 연결되고, 게이트 전극에 인가되는 상기 제2스캔 신호선의 주사신호에 응답하여 데이터 전압을 상기 커패시터의 타전극으로 인가하는 제 2 스위칭 박막트랜지스터;
를 포함하여 구성되는 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로.An OLED element emitting light at a predetermined luminance according to an applied driving current;
A first scan signal line serving as a power line of a power supply voltage and a signal line of a scan signal;
A second scan signal line serving as a signal line of another scan signal;
A data line for providing a data voltage for light emission of the OLED;
A light emission control signal line for providing a light emission control signal for light emission of the OLED;
A driving thin film transistor provided between the first scan signal line and the OLED element and outputting the driving current according to a voltage applied to the gate electrode;
A light emitting control thin film transistor connected between the drain electrode of the driving thin film transistor and the OLED element and transmitting or blocking the driving current to the OLED element in response to the light emission control signal applied to the gate electrode;
A third switching thin film transistor connected between the gate electrode and the drain electrode of the driving thin film transistor and operated in response to a scanning signal of the second scanning signal line applied to the gate electrode;
A capacitor connected to the gate electrode of the driving thin film transistor, the capacitor maintaining a threshold voltage and a voltage drop compensation voltage at the gate voltage of the driving thin film transistor;
A first switching thin film transistor connected between the other electrode of the capacitor and the data line and applying a data voltage to the other electrode of the capacitor in response to a scan signal of the first scan signal line applied to the gate electrode;
A second switching thin film transistor connected between the other electrode of the capacitor and the data line and applying a data voltage to the other electrode of the capacitor in response to a scan signal of the second scan signal line applied to the gate electrode;
And an organic light emitting diode pixel circuit that compensates for the threshold voltage and voltage drop without a VDD power line.
상기 제1스캔 신호선에 인가된 주사신호가 HIGH 이고, 상기 제2스캔 신호선에 인가된 주사신호가 LOW 이고, 상기 발광제어 신호가 HIGH 이고, 상기 데이터선의 데이터전압이 HIGH 이면, 상기 OLED의 구동을 위한 전류를 차단하고 상기 커패시터의 일전극에 상기 구동 박막트랜지스터의 문턱전압과 전압강하를 보상하기 위한 전압을 저장하고 상기 커패시터의 타전극에 상기 데이터 전압을 저장하는 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로.The method of claim 1,
When the scan signal applied to the first scan signal line is HIGH, the scan signal applied to the second scan signal line is LOW, the emission control signal is HIGH, and the data voltage of the data line is HIGH, driving of the OLED is performed. A threshold voltage and a voltage drop without a VDD power line for cutting off a current for storing the voltage for compensating the threshold voltage and the voltage drop of the driving thin film transistor at one electrode of the capacitor and storing the data voltage at the other electrode of the capacitor. The organic light emitting diode pixel circuit to compensate.
상기 제1스캔 신호선의 주사신호는 상기 구동 박막트랜지스터를 턴-온하고, 상기 제2스캔 신호선의 주사신호는 상기 제 2 및 제 3 스위칭 박막트랜지스터를 턴-온하고, 상기 발광제어 신호는 상기 발광제어 박막트랜지스터를 턴-오프하는 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로.3. The method of claim 2,
The scan signal of the first scan signal line turns on the drive thin film transistor, the scan signal of the second scan signal line turns on the second and third switching thin film transistors, An organic light-emitting diode pixel circuit that compensates for threshold voltage and voltage drop without a VDD power supply line that turns off the control thin film transistor.
상기 제 2 스위칭 박막트랜지스터는 상기 데이터전압을 상기 커패시터의 타전극에 충전하는 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로.The method of claim 3, wherein
And the second switching thin film transistor compensates for a threshold voltage and a voltage drop without a VDD power line charging the data voltage to the other electrode of the capacitor.
상기 제1스캔 신호선의 주사신호에서 상기 구동 박막트랜지스터의 문턱전압을 차감한 전압이 상기 구동 박막트랜지스터의 게이트 전압으로 충전되는 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로.5. The method of claim 4,
And a voltage obtained by subtracting the threshold voltage of the driving thin film transistor from the scan signal of the first scan signal line to compensate for the threshold voltage and the voltage drop without a VDD power line charged with the gate voltage of the driving thin film transistor.
상기 제1스캔 신호선의 주사신호가 LOW 이고, 상기 제2스캔 신호선의 주사신호가 HIGH 이고, 상기 발광제어 신호가 HIGH이고, 상기 데이터선의 데이터전압이 LOW 이면, 상기 제1스캔 신호선의 주사신호는 상기 제 1 스위칭 박막트랜지스터를 턴-온하고, 상기 커패시터는 상기 구동 박막트랜지스터의 게이트 전압과 상기 제 1 스위칭 박막트랜지스터의 소스전압을 커플링하며, 상기 제 1 스위칭 박막트랜지스터는 상기 제 2 스위칭 박막트랜지스터의 드레인 전압을 방전하는 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로.The method of claim 5, wherein
When the scan signal of the first scan signal line is LOW, the scan signal of the second scan signal line is HIGH, the emission control signal is HIGH, and the data voltage of the data line is LOW, the scan signal of the first scan signal line is Wherein the first switching thin film transistor is turned on and the capacitor couples a gate voltage of the driving thin film transistor to a source voltage of the first switching thin film transistor, The organic light emitting diode pixel circuit compensates for the threshold voltage and the voltage drop without the VDD power supply line discharging the drain voltage of the organic light emitting diode.
상기 제1스캔 신호선의 주사신호가 HIGH 이고, 상기 제2스캔 신호선의 주사신호가 HIGH 이고, 상기 발광제어 신호가 LOW 이고, 상기 데이터 신호선의 데이터 전압이 LOW이면, 상기 제1스캔 신호선의 주사신호는 상기 구동 박막트랜지스터를 턴-온하고, 상기 제1스캔 신호선의 주사신호는 상기 구동 박막트랜지스터의 소스전압으로 사용되는 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로.The method according to claim 6,
When the scan signal of the first scan signal line is HIGH, the scan signal of the second scan signal line is HIGH, the emission control signal is LOW, and the data voltage of the data signal line is LOW, And the scan signal of the first scan signal line compensates for a threshold voltage and a voltage drop without a VDD power supply line used as a source voltage of the drive thin film transistor.
상기 제 1 스위칭 박막트랜지스터, 상기 제 2 스위칭 박막트랜지스터, 상기 제 3 스위칭 박막트랜지스터, 상기 구동 박막트랜지스터 또는 상기 발광제어 박막트랜지스터는 P-타입 트랜지스터인 VDD 전원 라인 없이 문턱전압과 전압강하를 보상하는 유기발광 다이오드 화소 회로.The method according to any one of claims 1 to 7,
The first switching thin film transistor, the second switching thin film transistor, the third switching thin film transistor, the driving thin film transistor, or the emission control thin film transistor may be a p-type transistor, Light emitting diode pixel circuit.
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